BiswanathNandi,DouglasLucas（铁姆肯公司）
摘要：本文介绍了一种可供风电齿轮箱使用的新型轴承——定位轴承。这种轴承提供了一种解决方案，它可以解决现在风电齿轮箱高速输出轴和中间轴的常用的轴承所遇到的性能、成本和效率等问题。定位轴承将单列圆锥滚子轴承（TRB）（正向扭矩状态期间，这种轴承通过轴承滚道支承着主要的径向和轴向力载荷）与精心设计的挡圈（它支承着反向扭矩状态下的推力载荷，例如制动力和电动回转力）结合一起。这种单列轴承可以代替的两列圆锥滚子轴承、一个双列圆锥滚子轴承、或一个四点接触球轴承（FPCBB）和一个圆柱滚子轴承（CRB）相组合的轴承布置。定位轴承所占的轴向空间少，它改进了输出轴效率，并提高了输出轴系统的性能。
前言
有时，齿轮箱输出轴在输出轴和中间轴的固定端，布置有一个NU型CRB轴承和一个轴向定位的四点接触的球轴承（见图1）。CRB轴承仅支承着径向载荷，而FPCBB轴承则支承着系统中的全部轴向载荷。
如以上图2所示，显示了另一种轴承布置在固定的位置，采用两列（相似的或非相似的系列）TRB轴承作为FPCBB和CRB的组合轴承的替代轴承。当你采用这一设计时，为了确保双列轴承在全部的操作条件范围期间有足够的载荷区，应特别注意选择合适的滚道倾角。
现有轴承的不足之处
以点接触方式设计的FPCBB轴承主要用于支承径向载荷，在某种程度上,它适用于支承中等程度的推力载荷。但这种轴承设计用于支承恒定和波动的齿轮推力载荷却并不理想，在风电正常操作期间，上述推力载荷是普遍存在的。在单纯的轴向载荷下，球体在某一角度与滚道相接触，并通过该接触角的位置转动，但在同时，还要围绕着轴的中心线而转动。球体的这一动作会在球体和滚道之间产生轻微的滑移，从而导致从表面开始的损坏现象，例如，出现如图3所示的表面剥落。
而且，球轴承的外圈与轴承座的装配须是完全松配合，以防止任何径向载荷传入该轴承内。为此，该轴承还必须带有诸如键槽一样的特征以防止外圈的转动，而定位轴承则不同，它只要求在轴承座凸肩与端盖之间紧紧地夹住。
虽然，图2所示的布置避免了球轴承设计的不足之处，但是，在双列轴承TRB设计中，需要使两列轴承同时保持有足够大的载荷区和维持一定的牵引力。这在设计中需注意，并要在实践中实现。
定位轴承设计
图4表示了典型的定位轴承设计。在图5中，定位轴承应固定在轴的右端，支承来自齿轮的径向载荷和推力载荷，而NU型CRB轴承在另一侧作为浮动端轴承。定位轴承是一种高性能、双向的轴承，它取代了图1中的CRB轴承和FPCBB轴承组合。它也可是另一种解决方案，以替代某些设计中所采用的交叉定位的单列轴承布置或称双列2TS-DMTRB轴承布置。这种轴承在单列圆锥滚子轴承基础上，在外圈处附加一挡环。
图4
图6说明了定位轴承是如何双向地支承着推力载荷。以粗箭头线表示的主要推力是载荷谱中99%以上的时间正向的扭矩状态下来自斜齿轮产生的轴向力。在正向扭矩状态期间，载荷的支承是通过轴承滚道实现的，而圆锥滚子轴承的特殊结构可使滚子纯滚转运动，很好的承受复合载荷，且滚子不产生任何球轴承会产生的微小滑移。